催化铁内电解法处理含铬废水
第 31 卷，第 7 期
七月
水处理技术V01.31No.7
.2005
催化铁内电解法处理含铬废水
冯俊丽,马鲁明
（1.同济大学环境科学与工程学院，上海；2.同济大学国家城市污染控制项目，上海）
研究中心（上海）
采用催化铁内电解法处理含铬废水，铜起到强化内电解阴极能力的作用。
处理效果更佳。
研究了内电解过程的各种影响因素及动力学特征，结果表明，降低初始pH值、提高
溶液的电导率提高反应温度
可加快反应速率，提高加工效率。
关键词：六价铬；内电解；腐蚀；动力学
分类代码：X703.1 文献代码：A 文章章节编号：(2005) 07.0042.04
1 概述
铬的化合物常见形式为三价（C）和六价（Cr-。
在工业废水中，铬主要以六价铬（CrO~、-、HCr()、Cr20~等）形式存在。
六价铬毒性极大，比三价铬毒性更大。
体积增大100倍，且容易被人体吸收并在体内蓄积。
标准中，铬被列为第一类污染物，是水污染控制的重要内容。
重要指标。
1.1含铬废水的主要处理方法
含铬废水的工业处理方法包括：化学还原法、
离子交换法、电解法、电渗析法、反渗透法、生物法等。
化学法投资少，运行费用低，处理效果好。
最为常见，但流程复杂，操作繁琐，应用
pH范围较窄，还原剂用量较大。其他方法
但由于处理成本较高、实用程度较低，在实际废水处理中并未得到广泛应用。
在艺术方面应用率较低。
1.2 铁铜内电解法处理含铬废水
使用铁屑处理含铬废水可以减少所需的铁量，并且
随之产生的大量沉积物具有广阔的开发前景。
内电解法是添加催化剂铜或其他
它对材料起催化作用，铜作为阴极，与铁形成宏观腐蚀。
通过加强内部电解阴极能力，腐蚀系统得到改善
同时废铁表面还有颗粒物。
按照一定规律分布的各种杂质，有转移电子的作用，加速铁的腐蚀。
用于形成微型电池的铁作为阳极不断失去电子并被消耗
这是一个包括电化学、物理学、化学等多原理的研究。
综合处理工艺，处理效果好，操作简便，pH适宜
优点有范围广等。
2 实验部分
2.1 实验材料
废铁，除油后清洗干净备用；催化剂是铜，切成薄片
静态小试用水全部用蒸馏水配制。
所有产品均为 AR 级。
2.2 分析测试仪器
便携式pH计、752紫外可见分光光度计、
756MC 紫外可见分光光度计、HYGA 振动柜、
数字电导率仪、85.2恒温磁力搅拌器、
AG285电子天平。
2.3 含铬废水检测方法
将铁屑和铜条按一定比例混合，放入
在500mL广口试剂瓶中，加入400mL待处理的废水。
在厌氧条件下，恒温振荡反应一定时间（摇瓶柜转速
140r/min，除温度影响外，其余均保持恒温25℃）。
样品经过过滤然后测量。
3。结果与讨论
3.1 铁内电解法处理含铬废水
3.1.1 铁粉催化铁内电解法处理含铬废水
取等体积浓度约30mg/L的Cr(VI)废水
收讫日期:2004.07.14
资助项目：国家高技术研究发展计划（863）项目（）
作者简介：冯君丽（1980一），女，硕士生，研究方向为水污染控制；
冯俊丽等，催化铁内电解法处理含铬废水
（添加0.02 mol/mol作为支持电解质），放入
在装有铁铜填料的试剂瓶中，调节pH为3.0、5.0、7.0，
9.0，将瓶子在摇床中摇晃片刻，结果如图1所示。
将过量的还原铁粉加入试剂瓶中，然后用等体积
将含Cr(VI)废水在不同初始pH条件下进行厌氧搅拌。
搅拌反应，结果如图2所示。
,-,
甜的
時間 (雨)
图1 催化铁内电解处理含Cr(VI)废水效果
,-,
外套
时间（-英寸）
图2 还原铁粉对含Cr(V1)废水的处理效果
从图1可以看出，在不同初始pH条件下，催化
铁电解法对Cr(VI)废水有良好的处理效果。
如图 2 所示，使用还原铁粉去除 Cr(VI) 受 pH 值影响
搅拌速度比摇瓶器的摇晃速度快。
速度要快得多，而且铁粉具有巨大的比表面积，使铁粉
在酸性条件下它与Or(W)能充分接触，且反应速度很快。
反应速度快，5分钟内即可完成。当pH值升高时，
在同样的搅拌速度下，反应速率仍然急剧减慢。比较图1
如图 2 所示，pH 值为 5 时，催化铁内电解
催化铁的还原率
内电解法处理Or(W)废水过程中，微观腐蚀与宏观腐蚀
在观察和腐蚀的双重作用下，加快了铁屑的腐蚀速度，提高了铁屑的腐蚀速度。
Fe浓度的增加，扩大了反应适宜的pH范围，大大提高了
治疗效果。
3.1.2 氢氧化亚铁还原Cr(V0)。
配制一定浓度的FeSO4?7H20（过量）溶液，使用
氢氧化钠调节pH值，确保Fe离子完全转化成深绿色
结果表明，Fe(O:)与Cr(VI)发生厌氧反应。
Fe(OH)具有强还原作用，且能在短时间内还原。
Cr(VD)本身会生成棕黄色Fe(On)沉淀。
3.2 含铬废水降解率
,\-使用30mg/L Cr(VI)废水，
中间出水中Cr(VI)的去除率如图3所示。从图3可以看出，
反应时间对Cr(VI)的去除率有显著影响。
反应时间逐渐减少。在反应的初始阶段，反应速率
去除速度很快，达到近40%，随后反应速率迅速变化。
原因可能是：Cr(VI)浓度降低，pH值升高
催化铁中 Cr(VI) 的电解还原
在反应的初始阶段，必须有反应物向铁屑表面扩散。
颗粒表面的过程和溶液中的能量
表面积的差异导致吸附。
表面活性较高，吸附CrW1)后发生还原。
反应,整个反应过程中吸附所需时间较短。
,-,
甜的
時間(1in)
图3 含铬废水去除速率曲线
绘制 lnC 与时间 t 的关系图，可得到良好的线性关系（见
图4）显示了一级动力学反应特性。
该系统是一个多相系统，所涉及的反应可能包括氧化还原，
电化学还原、吸附等是多种处理原理的综合作用。
因此，铁的表面积也会影响Cr(W)的还原去除速度。
速率[”，所以它只能被称为明显的一级反应。
时间（-英寸）
图4 lnC-t关系曲线
3.3 pH对处理效果的影响
从图1还可以看出，随着初始pH值的降低，反应速率
44水处理技术第31卷第7期
原因是H浓度的增加有利于腐蚀的扩展
腐蚀电池的电位差增大了铁的活性，从而加快了腐蚀速度。
反应速度也更快；同时，在酸性条件下，Cr(VI)的氧化
化学性质强，容易获得电子进行还原反应；另外铁的氧
该化学品在酸性条件下易溶解，不会沉积在铁屑表面。
表面影响铁和 Cr(VI) 之间的接触。在碱性条件下，Fe
铁屑活性降低，氧化产物越来越多地沉积在铁屑表面。
该表面阻止了元素铁和cr(vI)之间的有效接触。
3.4 电导率及电解质对处理效果的影响
3.4.1电导率对处理效果的影响
取同体积浓度30mg/L Cr(VI)废水,分离
不加电解质或添加不同浓度的支持电解质
（）不同电导率条件下（25℃），恒温
经过一段时间的振荡后，测量了 Cr(VI) 的去除率（见图 5）。
薯
橡木
时间（分钟）
图5 电导率对处理效果的影响
溶液的电导率对于内部电解反应至关重要。
图5显示，加入硫酸钠后，溶液中的离子数量增加。
增强废水的电导率，促进原电池的反应，收缩
缩短反应时间。当溶液电导率增加不多时，
923~S/cm，相同时间内处理效率的提高并不显著。
当电导率增加到2770~S/cm时,处理效果
有资料显示，当离子强度较高时，
反应速率常数是一个常数。一般含有酸、碱、盐的工业废液
水，电导率可达10000~S/cm。因此，在实际废水中
在处理过程中，响应速度非常快。
3.4.2 电解质对处理效果的影响
取相同体积浓度的Cr(VI)废水，加入
添加不同的电解质，并控制在相同的电导率（25°C）下反应。
确定了Cr(VI)的去除率（见图6）。
添加不同类型的电解质是为了研究不同阴离子对
如图6所示，NaCl作为支持电极。
处理效果进一步提高，Cr(VI)
转化率提高了近20%。测试结果表明，通过提高电导率
同时，cr离子比so',-离子有更强的渗透速度。
能促进铁的腐蚀和溶解，并加速该反应。
薯
解开
时间（分钟）
图6 不同电解质对治疗效果的影响
3.5 温度对处理效果的影响
取相同体积浓度为30mg~Cr(VI)的废水,分离
在不同温度条件下，振荡反应一段时间，取样过滤
然后确定Cr(VI)的转化率并计算表观反应速率常数。
数字。
，。一
解开
時間 (雨)
图7 反应温度对处理效果的影响
温度（K）
图8 反应温度对反应产物的影响
从图7和图8可以看出，提高废水的反应温度
反应速率常数增大，crf~)的还原速率加快，处理
效果有所提高。且在整个温度范围内（298K~343K）
反应速率常数随温度的升高而线性增加。
改变对反应的影响比较均匀，在一定范围内使反应得到提高。
反应温度不仅可以提高系统对Cr(VI)的处理效率，而且可以缩短反应时间。
應該是時間了。
另外，铁屑表面的氧化物根据铁屑和铜的种类不同而不同。
冯俊丽等，催化铁内电解法处理含铬废水
处理过程中膜和废水的湍流对处理效果有影响。
有一定的影响。
4。结论
这是由溶解等多种因素造成的。
添加电解质来提高溶液的电导率可以大大提高
反应速度快。同时，不同类型的阴离子也会影响铁的腐蚀。
腐蚀有一定的影响，从而影响反应的处理效果。
催化铁内电解处理含Cr(VI)废水，铜起重要作用
阴极作用增加了腐蚀系统的反应性。微观腐蚀
它与宏观腐蚀一起扩大了适合反应的pH值范围。